Optisches Kabel mit Armierungsmitteln und Verwendung desselben

Abstract

 Optisches Kabel (1) mit mindestens einem Lichtwellenleiter (2), der von einer Armierungsmittel umfassenden Hülle mit mindestens zwei aus festem Material bestehenden Schichten (3,5,7) umgeben ist, von denen die innerste Schicht (3) von einem Lichtwellenleiter-Röhrchen gebildet ist und sich im Kern des optischen Kabels (1) befindet, bei dem mindestens eine das Lichtwellenleiter-Röhrchen (3) umgebende weitere Schicht (5,7) aus im wesentlichen gleichgrosse Knickfestigkeit in allen Querrichtungen zur Kabelachse gewährleistenden metallischen Armierungsmitteln (5,7) vorgesehen ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Kabel mit mindestens einem Lichtwellenleiter, der von einer Armierungsmittel umfassenden Hülle mit mindestens zwei aus festem Material bestehenden Schichten umgeben ist, von denen die innerste Schicht von einem Lichtwellenleiter-Röhrchen gebildet ist und sich im Kern des optischen Kabels befindet sowie auf eine besondere Verwendung des Kabels.

[0002] Ein optisches Kabel dieser Art ist aus dem DE-GM 9217037.4 und ein ähnliches Kabel aus der DE-OS 4401079 bekannt. Bei diesen bekannten Kabeln liegen die Armierungsmittel im wesentlichen in einer dort als "Biegeebene" bezeichneten Längsschnittfläche des Kabels, in die auch die Kabelachse fällt. Wird ein solches Kabel nun so gebogen, dass der Flächenkrümmungsradius der Längsschnittfläche im Biegebereich des Kabels an allen Stellen im wesentlichen gleich gross ist, dann setzen die Armierungsmittel des Kabels der Biegung keinen nennenswerten Widerstand entgegen, so dass der Flächenkrümmungsradius an der Biegungsstelle immer kleiner wird, bis das Kabel an dieser Stelle einknickt. Bei einer Biegung des Kabels in der Weise, dass der Flächenkrümmungsradius einer zu der genannten Längsschnittfläche rechtwinklig angeordneten zweiten Langsschnittfläche im Biegebereich des Kabels an allen Stellen im wesentlichen gleich gross ist, verhindern die Armierungsmittel hingegen sowohl weitgehend eine stärkere Biegung als auch ein Einknicken des Kabels an der Biegungsstelle. Die bekannten optischen Kabel der eingangs genannten Art haben also den Nachteil, dass sie bei einer Biegung über die besagte "Biegeebene" nicht knickfest sind, d.h. dass sie bei einer Biegung des Kabels über die besagte "Biegeebene" bis auf einen unter dem vorgeschriebenen minimalen Biegeradius des Kabels liegenden Krümmungsradius an der Biegestelle einknicken. Um ein solches Einknicken bei den bekannten Kabeln zu vermeiden, muss somit der vorgeschriebene minimale Biegeradius bei den bekannten Kabeln der eingangs genannten Art relativ gross sein und darf bei der Verlegung des Kabels im praktischen Betrieb desselben nicht unterschritten werden.

[0003] Für die gewöhnliche Verlegung von optischen Kabeln sind die bekannten Ausführungsformen derselben zwar durchaus geeignet und weisen für die meisten Fälle von festen und vorgeplanten Verlegungen auch einen genügend kleinen minimalen Biegeradius sowie eine genügende Knickfestigkeit auf, aber insbesondere bei z.B. nachträglichen, provisorischen oder temporären Verlegungen, z.B. eng um einen Türrahmen oder z.B. auf dem freien Feld, wo beispielsweise schwere Tiere auf das Kabel treten können, sind weder die bei den bekannten optischen Kabeln vorgeschriebenen minimalen Biegeradien, die z.B. in der Grössenordnung von 150 mm liegen können, noch die sich daraus ergebende relativ geringe Knickfestigkeit ausreichend. Knickfestigkeit muss aber gegeben sein, damit eine optimale Datenübertragung über die Lichtwellenleiter gewährleistet ist, da eingeknickte Lichtwellenleiter normalerweise keine Daten mehr übertragen können. Darüber hinaus sind die besagten vorgegebenen "Biegeebenen" der bekannten optischen Kabel der eingangs genannten Art besonders bei temporärer Verlegung, insbesondere auch bei mehrmaliger temporärer Verlegung ein und desselben Kabels, oder ganz besonders auch bei Belastung von auf dem freien Feld verlegten optischen Kabeln durch schwere Tiere von besonders grossem Nachteil, weil bei temporären oder provisorischen Verlegungen von bekannten optischen Kabeln, z.B. für die Bild-oder Nachrichtenübertragung, wegen der notwendigen Verlegung mit relativ grossen minimalen Biegeradien und dem erforderlichen Schutz des Kabels vor Beschädigungen, z.B. durch schwere bzw. knickgefährdende Belastungen, wie sie z.B. durch Tritte von schweren Tieren auftreten und zum Knicken des Kabels führen können, mit einem relativ hohen Kosten- und Arbeitsaufwand, ähnlich wie bei fest zu verlegenden optischen Kabeln, verbunden sind.

[0004] Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein optisches Kabel der eingangs genannten Art zu schaffen, das über alle bei einem optischen Kabel möglichen Biegeebenen gebogen werden kann und dabei in jedem Fall ein geringer minimaler Biegeradius und eine entsprechend hohe Knickfestigkeit erreichbar ist.

[0005] Erfindungsgemäss wird das mit einem optischen Kabel der eingangs genannten Art erreicht, das gekennzeichnet ist durch mindestens eine das Lichtwellenleiter-Röhrchen umgebende weitere Schicht aus im wesentlichen gleichgrosse Knickfestigkeit in allen Querrichtungen zur Kabelachse gewährleistenden metallischen Armierungsmitteln.

[0006] Hauptvorteil des vorliegenden optischen Kabels ist, dass der minimale Biegeradius durch die das Lichtwellenleiter-Röhrchen umgebende Schicht aus im wesentlichen gleichgrosse Knickfestigkeit in allen Querrichtungen zur Kabelachse gewährleistenden metallischen Armierungsmitteln um ein Vielfaches kleiner sein kann als der minimale Biegeradius der bekannten optischen Kabel. Dadurch ergibt sich natürlich auch eine entsprechend wesentlich höhere Knickfestigkeit bei dem vorliegenden optischen Kabel gegenüber den bekannten optischen Kabeln. Zusätzlich hat das vorliegende Kabel den Vorteil, dass es über alle für das Kabel möglichen Biegeebenen gebogen werden kann.

[0007] Bei einer bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden optischen Kabels ist die Knickfestigkeit des Kabels bis zur Biegbarkeitsgrenze des Kabels und im Falle, dass der Biegeradius an der Biegbarkeitsgrenze kleiner als der minimal zulässige Biegeradius ist, bis zu einem minimalen Biegeradius von 20 mm, zweckmässig von 15 mm und vorzugsweise von 10 mm, gewährleist. Dies hat den besonderen Vorteil, dass der minimale Biegeradius beim vorliegenden Kabel gegenüber den bekannten Kabeln bis zum 15-fachen kleiner sein kann und damit eine relativ hohe Knickfestigkeit erreicht werden kann. Dabei hängt der minimale Biegeradius des optischen Kabels von der Schichtdicke der metallischen Armierungsmittel sowie vom Durchmesser und der Wandstärke des Lichtwellenleiter-Röhrchens ab. Diese Masse können je nach den Anforderungen, die an das optische Kabel gestellt werden, festgelegt werden. Vorzugsweise kann dabei die Knickfestigkeit des Kabels bis zur Biegbarkeitsgrenze des Kabels und im Falle, dass der Biegeradius an der Biegbarkeitsgrenze kleiner als der minimal zulässige Biegeradius ist, bis zu einem minimalen Biegeradius des Kabels vom maximal 12-fachen des Kabelradius, vorzugsweise vom maximal 8-fachen des Kabelradius, gewährleistet sein.

[0008] Mit besonderem Vorteil besteht das Lichtwellenleiter-Röhrchen aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass zwei übereinanderliegende rohrförmige metallische Schichten die Knickfestigkeit der inneren rohrförmigen Schicht und damit des Lichtwellenleiter-Röhrchens wesentlichen erhöht. Bei optischen Kabeln mit besonders kleinem Durchmesser kann das Lichtwellenleiter-Röhrchen vorteilhaft auch aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem Polyamid, bestehen, so dass z.B. bei Verwendung von nur einem Lichtwellenleiter ein sehr geringer Durchmesser für das Lichtwellenleiter-Röhrchen erreicht werden kann.

[0009] Vorteilhaft können ein oder mehrere Lichtwellenleiter, z.B. bis zu 24 Lichtwellenleiter, in einem Lichtwellenleiter-Röhrchen eingebracht sein, wobei der oder die Lichtwellenleiter in bekannter Weise eine minimale Ueberlänge von z.B. mindestens 0,5 ‰, vorzugsweise über 3 ‰ , aufweisen können, um nach starken Zugbelastungen weiterhin voll funktionsfähig bleiben zu können. Ausserdem können die aus Metall bzw. Edelstahl sowie auch die aus Kunststoff bestehenden Lichtwellenleiter-Röhrchen vorteilhaft in bekannter Weise mit einem Gel ausgefüllt sein.

[0010] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des vorliegenden Kabels umfasst die weitere Schicht aus metallischen Armierungsmitteln mindestens eine Lage aus wenigstens vier, vorzugsweise aus mehr als fünf, im wesentlichen parallel zueinander wendelförmig verlaufenden Runddrähten und/oder mindestens eine Lage aus wenigstens einem Profildraht mit vorzugsweise im wesentlichen quadratischem oder rechtekkigem Querschnitt. Damit kann schon bei kleinen Kabeldurchmessern eine maximale Zugfestigkeit von 6000 N erreicht werden, was eine bis um das 2-fache höhere maximale Zugbelastbarkeit des vorliegenden optischen Kabels im Vergleich zu den bekannten optischen Kabeln darstellt. Aehnliches gilt auch für die maximale Querbelastbarkeit. Durch den im wesentlichen parallelen wendelförmigen Verlauf der Drähte um das Lichtwellenleiter-Röhrchen entsteht eine rohrartige Schicht, die den Vorteil hat, dass sie derart flexibel ist, dass sie das Biegen des optischen Kabels in genügender Weise erlaubt, aber ein zum Knicken des Kabels führendes Biegen praktisch verhindert. Allgemein ist ein wesentlicher Vorteil dieser Ausführungsform des vorliegenden Kabels, dass sie hohe Belastungsgrenzen für Zugbelastung sowie Querdruckbelastung und ausserdem Nagesicherheit, Schnitt- und Schlagfestigkeit ermöglicht. Vorteilhafterweise können dabei verschiedene Anforderungen an die maximale Zugbelastung und an den maximalen Querdruck durch eine entsprechende Wahl des Schlagwinkels der wendelförmig verlaufenden Drähte erfüllt werden, wobei der Schlagwinkel vorzugsweise im Bereich von 10° bis 30° liegt. Drahtlagen aus Profildraht mit im wesentlichen quadratischen Querschnitt können vorteilhaft seitenschlüssig aneinander angrenzende Windungen des Profildrahtes aufweisen. Bei entsprechender Anforderung an das optische Kabel kann ferner dadurch eine besonders hohe Knickfestigkeit erreicht werden, dass die metallischen Armierungsmittel Profildrähte umfassen, die die Form eines flachen Metallbandes besitzen und damit den Querschnitt eines flachen Rechteckes aufweisen, wobei der metallbandförmige Profildraht oder auch mehrere metallbandförmige Profildrähte schraubenlinienförmig auf das Lichtwellenleiter-Röhrchen aufgebracht sind. Mit besonderem Vorteil kann eine erste Lage aus dem genannten metallbandförmigen Profildraht bestehen und darüber eine Lage Runddrähte oder Profildrähte mit im wesentlichen quadratischem Querschnitt aufgebracht sein, wodurch die Knickfestigkeit noch weiter erhöht werden kann und auch eine ganz besonders hohe maximale Zug- oder Querbelastung möglich ist. Aehnliches gilt auch, wenn die erste Lage aus wendelförmig verlaufenden Runddrähten oder Profildrähten mit im wesentlichen quadratischem Querschnitt besteht und darüber eine Lage aus dem genannten metallbandförmigen Profildraht liegt.

[0011] Mit besonderem Vorteil ist bei der Verwendung von Runddrähten zur Armierung der Durchmesser der Drähte in den einzelnen Drahtlagen mindestens zu dem (1/K)-fachen des Innendurchmessers der betreffenden Drahtlage festzulegen, wenn

α der die Schlaglänge bestimmende Schlagwinkel der Drahtführung in der betreffenden Drahtlage relativ zur Kabelachse und n die Anzahl der Drähte in der Drahtlage ist. Der Innendurchmesser der ersten und untersten Drahtlage ist gleich dem Durchmesser des Lichtwellenleiter-Röhrchens und der Innendurchmesser einer gegebenenfalls vorhandenen zweiten Drahtlage gleich der Summe aus dem Durchmesser des Lichtwellenleiter-Röhrchens und dem Doppelten des Durchmessers der Drähte in der ersten Drahtlage. Ist der Schlagwinkel α = 45°, dann wird

und ist der Durchmesser der Drähte einer gegebenenfalls vorhandenen zweiten Drahtlage gleich dem Durchmesser der Drähte in der ersten Drahtlage, dann sind die Schlagwinkel α₁ in der ersten Drahtlage und α₂ in der zweiten Drahtlage sowie die Drahtzahl n₁ in der ersten Drahtlage und die Drahtzahl n₂ in der zweiten Drahtlage so zu wählen, dass

wird. Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist z.B. α₁ = 45°; α₂ = 47,28°; n₁ = 6; n₂ = 10 und der Drahtdurchmesser der Drähte in der ersten und zweiten Lage gleich dem 0,60765-fachen des Durchmessers des Lichtwellenleiter-Röhrchens, also im Nennwert gleich 0,6 mm, wenn das Lichtwellenleiter-Röhrchen einen Durchmesser von 1 mm hat.

[0012] Mit grossem Vorteil kann die weitere Schicht aus metallischen Armierungsmitteln mindestens Zwei Lagen aus jeweils wenigstens vier, vorzugsweise aus mehr als fünf, im wesentlichen parallel zueinander wendelförmig verlaufenden Runddrähten oder Profildrähten mit im wesentlichen quadratischem Querschnitt umfassen, wobei übereinanderliegende Drahtlagen in entgegengesetzter Schlagrichtung verseilt sein. Dadurch wird nicht nur die Flexibilität des vorliegenden Kabels erhöht sondern auch die Knickfestigkeit sowie die maximale Zugfestigkeit und die maximale Querbelastbarkeit nebst verbesserter Schlagfestigkeit entsprechend zusätzlich erhöht. Damit kann eine maximale Zugfestigkeit von 9000 N erreicht werden, was eine bis um das 3-fache höhere maximale Zugbelastbarkeit von dem vorliegenden optischen Kabel gegenüber den bekannten optischen Kabeln darstellt. Aehnliches gilt auch für die maximale Querbelastbarkeit.

[0013] Zur Vermeidung hoher Materialkosten und Erzielung eines insbesondere bei temporären Verlegungen wichtigen möglichst geringen Kabelgewichtes sollte die weitere Schicht aus metallischen Armierungsmitteln zweckmässig nicht mehr als drei Lagen aus verseilten Runddrähten und/oder Profildrähten mit im wesentlichen quadratischem oder rechteckigem Querschnitt umfassen, weil der Kabeldurchmesser sonst zu gross wird. Das gilt insbesondere deswegen, weil das vorliegende optische Kabel in jedem Fall einen relativ kleinen minimalen Biegeradius und eine entsprechend hohe Knickfestigkeit aufweisen sollte.

[0014] Je nach Anforderung an das vorliegende Kabel kann die weitere Schicht aus metallischen Armierungsmitteln aus Runddrähten und/oder mindestens einem Profildraht mit vorzugsweise im wesentlichen quadratischem oder rechtekkigem Querschnitt aufgebaut sein, wobei die Drähte vorteilhaft aus Stahl, Edelstahl, Federstahl, Aluminium, Aldrey oder einer entsprechenden aluminiumummantelten Drahtsorte bestehen können. Damit kann vorteilhaft je nach Anforderung an das vorliegende Kabel z.B. eine hohe Korrosionsfestigkeit erreicht werden, beispielsweise bei der Ausführung aus den genannten Aluminiumlegierungen, aus Aluminium oder aus Edelstahl, und/oder eine hohe elektrische Leitfähigkeit, z.B. bei der Ausführung aus den genannten Aluminiumlegierungen oder aus Aluminium, und/oder eine hohe Zugfestigkeit, z.B. bei der Ausführung aus Edelstahl, oder eine besondere Erhöhung der Knickfestigkeit, beispielsweise bei der Ausführung aus Federstahl, oder ein besonders kostengünstiger Aufbau, z.B. bei der Ausführung aus Stahl, erzielt werden. Bei der Verwendung von aluminiumummantelten Drähten lassen sich Kombinationen der genannten Vorteile, insbesondere eine Kombination von hoher Korrosionsfestigkeit, hoher elektrischer Leitfähigkeit und hoher Zugfestigkeit erzielen.

[0015] Vorteilhaft kann die weitere Schicht aus metallischen Armierungsmitteln mindestens eine Lage aus Runddraht oder Profildraht mit vorzugsweise im wesentlichen quadratischem Querschnitt umfassen und die Durchmesser bzw. Diagonalen der Runddrähte bzw. Profildrähte jeweils in ein und derselben Drahtlage gleich sein und zweckmässig in einem Bereich von 0,2 bis 2,5 mm, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 mm, liegen. Dadurch ergeben sich relativ dünne optische Kabel, die insbesondere für eine temporäre Verlegung von Vorteil sind, weil sie damit in grosser Länge auf Kabelrollen aufgebracht werden können und trotzdem noch leicht genug sein können, um von Hand verlegt zu werden. Da bei dem vorliegenden Kabel sehr geringe minimale Biegeradien möglich sind, kann der Kern der Kabelrolle sehr klein gehalten werden und die Kabelrolle dabei ein relativ langes optisches Kabel von z.B. bis zu 1000 m Länge aufnehmen. Dabei kann ein 1000 m langes Kabel nach der vorliegenden Erfindung inklusive Kabelrolle ein Gewicht von weniger als 20 Kg aufweisen, was eine leichte manuelle Transportierbarkeit auch von längeren optischen Kabeln selbst im unwegsamen Gelände ermöglicht.

[0016] Mit besonderem Vorteil kann die weitere Schicht aus metallischen Armierungsmitteln mindestens eine Drahtlage aus einem Profildraht mit vorzugsweise im wesentlichen quadratischem oder rechteckigem Querschnitt umfassen und die gegenüberliegenden Längsseiten des Profildrahtes jeweils nach einer Windung vorzugsweise im wesentlichen formschlüssig aneinander angrenzen. Bei der sich dadurch ergebenden von einer Drahtlage gebildeten rohrartigen Form der weiteren Schicht bleibt der Vorteil einer guten Flexibilität des optischen Kabels erhalten, und auch bei dieser Ausbildungsform ist ein relativ kleiner minimaler Biegeradius und damit eine entsprechend hohe Knickfestigkeit möglich.

[0017] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausbildungsform des vorliegenden Kabels umfasst die weitere Schicht einen Profildraht mit im wesentlichen rechteckigen Querschnitt, wobei die aneinander angrenzenden Längsseiten des Profildrahtes sich überlappen und zweckmässig an den oder nahe den Längsseiten des Profildrahtes Mittel zur Beibehaltung der Ueberlappung bei Biegebeanspruchung des Kabels vorgesehen sind. Diese Mittel zur Beibehaltung der Ueberlappung können z.B. vorteilhaft darin bestehen, dass möglichst nahe entlang der einen Längsseite der breiten Seitenfläche des rechteckförmigen Profildrahtes eine U-förmige Vertiefung angebracht ist, die z.B. bis in die Mitte der breiten Seitenfläche reicht, wobei diese U-förmige Vertiefung auf der gegenüberliegenden breiten Seitenfläche als U-förmige Ausbuchtung aus dieser breiten Seitenfläche hinausragt, und dass auf der Seitenfläche mit der U-förmigen Vertiefung möglichst nahe entlang der anderen Längsseite dieser breiten Seitenfläche des rechteckförmigen Profildrahtes eine z.B. halbkreisförmige Vertiefung angebracht ist, die dieselbe Tiefe wie die U-förmige Vertiefung aufweist, und die z.B. über einiges weniger als einem Viertel der breiten Seitenfläche reicht, wobei diese z.B. halbkreisförmige Vertiefung auf der gegenüberliegenden breiten Seitenfläche als z.B. halbkreisförmige Ausbuchtung aus dieser breiten Seitenfläche hinausragt, so dass bei der Ueberlappung die z.B. halbkreisförmige Ausbuchtung der breiten Seitenfläche jeweils nach einer Windung des Profildrahtes in die auf der gegenüberliegenden Längsseite liegende U-förmige Vertiefung dieser Seitenfläche eingreift und damit eine stabile rohrförmige als Armierung dienende Schicht geschaffen ist, bei der bei Biegung des optisches Kabels die Ueberlappung innerhalb der Länge der U-förmigen abzüglich der z.B. halbkreisförmigen Vertiefung bzw. Ausbuchtung variieren kann. Damit kann der äussere Krümmungsradius des gebogenen Kabels an der Biegungsstelle in dem Umfang grösser sein als der innere Krümmungsradius des gebogenen Kabels an der gleichen Biegungsstelle, ohne dass dabei die Schicht aus dem Profildraht schon einer Biegebelastung ausgesetzt sein muss, in dem die genannte Länge der U-förmigen abzüglich der z.B. halbkreisförmigen Vertiefung bzw. Ausbuchtung variieren kann. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Mittel zur Beibehaltung der Ueberlappung bei Biegebeanspruchung können zwei Profildrähte mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt verwendet werden, die mit derartigen Ausnehmungen versehen sind, dass der tragende Querschnitt des Profildrahtes U-förmig ist, wobei die Schenkel der U-Formen in die Ausnehmungen der jeweils benachbarten Profildrahtwindungen eingreifen. Damit kann die Ueberlappung bei Biegung des optisches Kabels variieren und somit der innere Krümmungsradius des gebogenen Kabels kleiner als der äussere Krümmungsradius des gebogenen Kabels an der Biegungsstelle sein, ohne dass dabei die Schicht aus den Profildrähten bereits einer Biegebelastung ausgesetzt sein muss. Bei der Ausführungsform mit zwei U-förmigen Profildrähten kann der minimale Biegeradius des Kabels kleiner sein als bei der vorgenannten Ausführungsform mit nur einem Profildraht mit zwei Vertiefungen in der breiten Seitenfläche, ohne dass dabei die Schicht aus Profildraht schon einer Biegebelastung ausgesetzt sein muss.

[0018] Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die genannte, aus mindestens zwei Schichten bestehende Hülle des Lichtwellenleiters von einer Ummantelung aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyurethan, umschlossen. Dies hat nicht nur den Vorteil einer elektrischen Isolation des optischen Kabels sondern auch den weiteren Vorteil, dass beim Einsatz des optischen Kabels auf freiem Feld eine Verschmutzung der Aussenseite der Armierung verhindert wird. Zusätzlich bildet die Ummantelung natürlich auch einen erhöhten Korrosionsschutz und kann ausserdem bei der Verwendung eines entsprechenden Kunststoffes auch einen Säureschutz bieten. Die Ummantelung kann u.a. auch aus einem flammenwidrigen Kunststoff ausgeführt und damit bis zu einem gewissen Grad feuerfest sein, was insbesondere auch von Vorteil sein kann, wenn das Lichtwellenleiter-Röhrchen aus Kunststoff besteht.

[0019] Mit besonderem Vorteil kann die Ummantelung auf ihrer Innenseite durch mindestens einen schraubenlinienförmig verlaufenden Metalldraht, vorzugsweise einen Stahldraht oder Federstahldraht, verstärkt sein, was abermals eine zusätzliche Erhöhung der Knickfestigkeit ergibt. Insbesondere bei dem optischen Kabel, bei dem die Schicht aus Armierungsmitteln nur eine Lage oder eine äussere Lage aus Profildraht mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt umfasst, der z.B. metallbandförmig aufgebaut ist, und bei dem sich gegenüberliegende Längsseiten jeweils nach einer Windung überlappen, verhindert die Verstärkung der Ummantelung zudem weitgehend die Möglichkeit eines Aufbrechens der Ueberlappungsstellen des Profildrahtes an der Aussenseite der Biegung des Kabels bei starker Biegung desselben.

[0020] Der Durchmesser des vorliegenden Kabels kann vorteilhaft im Bereich zwischen 1 bis 6 mm, vorzugsweise zwischen 1,5 bis 3 mm, liegen und damit relativ klein sein, was insbesondere bei temporärer Verlegung des Kabels für dessen manuellen Transport im Hinblick auf das Kabelgewicht und die zu transportierende höchstmögliche Kabellänge von besonderem Vorteil ist. Bei einem im unteren Teil des angegebenen Durchmesserbereiches liegenden Kabeldurchmesser von z.B. 1,5 mm kann natürlich auch der minimale Biegeradius entsprechend klein und damit auch die Knickfestigkeit entsprechend gross sein und ausserdem die Kabellänge bei vorgegebenem Maximalgewicht des Kabels relativ gross sein.

[0021] Die Erfindung betrifft weiter die Verwendung des vorliegenden Kabels als Feldkabel für Feldleitungen zur temporären Verbindung von nichtstationären zum Datenaustausch vorgesehenen Sende/Empfangs-Stationen oder Feldtelefonen. Bei dieser Verwendung kommen alle genannten Vorteile eines leichten Transportes von Hand, eines besonders kleinen minimalen Biegeradius und der entsprechend hohen Knickfestigkeit, einer hohen Belastbarkeit auf Zug und Querdruck und einer guten Schlagfestigkeit voll zur Geltung.

[0022] Anhand der nachstehenden Figuren ist die Erfindung im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

[0023] Es zeigen

Fig.1

ein Ausführungsbeispiel eines optischen Kabels nach der Erfindung mit einer aus drei Schichten bestehenden, einen Lichtwellenleiter umgebenden Hülle, im Schnitt in der in Fig. 2 gezeigten Schnittebene I-I,

Fig.2

eine Seitenansicht des in Fig.1 gezeigten Kabels mit der Schnittebene I-I.

[0024] Das in Fig. 1 gezeigte optische Kabel 1 besteht aus einem Lichtwellenleiter 2, der innerhalb eines als Lichtwellenleiter-Röhrchen aus Edelstahl ausgebildeten und als Armierungsmittel dienenden ersten Schicht 3 mit einer Ueberlänge von mindestens 0,5 ‰, vorzugsweise über 3 ‰, eingebracht ist, so dass der Lichtwellenleiter 2 auch nach einer Zugbelastung oder Wärmeausdehnung des Kabels 1 weiterhin voll funktionsfähig bleibt. Der Hohlraum 4 ist zwischen dem Lichtwellenleiter 2 und dem die erste Schicht 3 bildenden Lichtwellenleiter-Röhrchen zur Verhinderung eines eventuellen Eindringens z.B. von Kondenswasser oder von Feuchtigkeit, die die Uebertragungsfähigkeit des Lichtwellenleiters 2 durch unerwünschte Spiegelungseffekte stark beeinträchtigen oder verhindern könnte, mit einem Gel gefüllt. Die Wandstärke des die erste Schicht 3 bildenden Lichtwellenleiter-Röhrchens, die bei dem vorliegenden Kabel vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 0,3 mm liegen kann, beträgt 0,1 mm, wobei der Durchmesser des die erste Schicht 3 bildenden Lichtwellenleiter-Röhrchens, der beim vorliegenden Kabel vorzugsweise im Bereich von 0,8 bis 3 mm liegen kann, 0,9 mm beträgt. Das Lichtwellenleiter-Röhrchen 3 zeichnet sich durch einen minimalen Biegeradius vom 15 mm aus. Zur Erreichung einer grossen Knickfestigkeit ist über der den Kern des Kabels 1 bildenden, als Lichtwellenleiter-Röhrchen ausgebildeten ersten Schicht 3 eine die erste Drahtlage bildende zweite Schicht 5 von sechs durchmessergleichen Edelstahldrähten 6 in einer ersten Schlagrichtung mit einem Schlagwinkel von 22,5° und eine die zweite Drahtlage bildende dritte Schicht 7 von zwölf durchmessergleichen Edelstahldrähten 8 in zur ersten Schlagrichtung entgegengesetzter Schlagrichtung mit einem Schlagwinkel von 21,2° aufgebracht. Die erste Lage 5 aus Edelstahldrähten 6 und die zweite Lage 7 aus Edelstahldrähten 8 haben dabei alle den gleichen Durchmesser von 0,8 mm. Der minimale Biegeradius des Kabels 1 liegt dabei bei 19 mm, so dass das Kabel 1 eine sehr hohe Knickfestigkeit hat und eine hohe Flexibilität aufweist. Die maximale Zugbelastbarkeit des Kabels 1 liegt bei 6000 N und die maximale Querbelastbarkeit bei 400'000 N/m, so dass das Kabel 1 in allen Richtungen extremen Belastungen standhalten kann. Insbesondere bei der temporären Verlegung des optischen Kabels 1 im freien Feld ist ausserdem die hohe Schlagfestigkeit von besonderem Vorteil.

[0025] In Fig. 2 sind die entgegengesetzten Schlagrichtungen 9 und 10 der als zweite und dritte Schicht 5 und 7 dienenden verseilten ersten und zweiten Drahtlage schematisch dargestellt. Durch die sich bei in entgegengesetzter Schlagrichtung 9 und 10 der verseilten Edelstahldrähte 6 und 8 ergebende hohe Flexibilität des Kabels 1 wird eine Torsion des Kabels 1 weitgehend verhindert und gleichzeitig eine leichte Biegbarkeit des Kabels 1 in jeder Querrichtung zur Kabelachse ermöglicht, wobei aber die Biegung des Kabels 1 um so schwieriger wird, je näher die Biegung an den minimalen Biegeradius herankommt, weil durch die Zugbeanspruchung der Edelstahldrähte an der Aussenseite der Biegung und die Druckbeanspruchung derselben an der Innenseite der Biegung mit steigender Zug- und Druckbeanspruchung die Flexibilität des Kabels 1 sinkt, was insbesondere für die die dritte Schicht 7 bildende zweite Drahtlage gilt. Ein Einknicken des Kabels 1 wird durch die beiden in entgegengesetzter Schlagrichtung verseilten Drahtlagen 5 und 7 praktisch vollständig verhindert. Zur Messung der Knickfestigkeit und der Definition des Begriffes "Knickfestigkeit" wird auf die DIN-Norm EN 187000 verwiesen.

[0026] Bei der Verwendung des in Fig. 1 gezeigten optischen Kabels 1 als Feldkabel für Feldleitungen zur temporären Verbindung von nichtstationären zum Datenaustausch vorgesehenen Sende-/Empfangs-Stationen oder Feldtelefonen kann das Kabel 1 erforderlichenfalls auch unter Zugspannung z.B. über Strassen geführt werden, weil das Kabel 1 dafür eine ausreichende Zugbelastbarkeit, eine genügende Schlagfestigkeit und auch eine ausreichende Querbelastbarkeit aufweist, so dass auch schwere Fahrzeuge über das Kabel fahren können. Da Feldkabel über alle möglichen Hindernisse geführt werden müssen, z.B. über Gelände, auf dem sich schwere Tiere befinden, die natürlich jederzeit auf das Feldkabel treten können, oder z.B. um Hausecken oder Pfähle oder Stangen mit relativ geringem Krümmungsradius, ist die hohe Knickfestigkeit des Kabels 1 von ganz besonderem Vorteil. Durch die sich kumulierenden besonders guten Eigenschaften in Bezug auf Zugfestigkeit sowie Querdruckbelastbarkeit und hoher Flexibilität bei sehr hoher Knickfestigkeit des Kabels 1 ist es sogar möglich, das als Feldkabel verwendete optische Kabel 1 über dem Boden, also in der Luft, zu spannen. Das als Feldkabel verwendete Kabel 1 kann auf einfache Weise verlegt werden, da auf allfällige Beschädigungsmöglichkeiten kaum Rücksicht genommen werden braucht, womit eine sehr schnelle und kostengünstige temporäre Verlegbarkeit gewährleistet ist. Da das optische Kabel 1 einen relativ kleinen Durchmesser von 4,1 mm aufweist, kann ein relativ langes Kabel von z.B. ca. 500 m Länge von Hand, vorzugsweise auf einer kleinen Kabelrolle, leicht an den nächsten Verlegungsort transportiert bzw. getragen werden, so dass die temporäre Verlegung auch im unwegsamen Gelände ohne weiteres erfolgen kann. Durch die hohe Flexibilität des optischen Kabels 1 bietet der laufend erneute Einsatz desselben Kabels keinerlei Schwierigkeiten.

Legende zur Zeichnung

[0027] 

1

= optisches Kabel

2

= Lichtwellenleiter

3

= erste Schicht bzw. Lichtwellenleiter-Röhrchen

4

= Hohlraum zwischen Lichtwellenleiter u. erster Schicht

5

= zweite weitere Schicht bzw. erste Drahtlage

6

= Edelstahldrähte der zweiten Schicht

7

= dritte weitere Schicht bzw. zweite Drahtlage

8

= Edelstahldrähte der dritten Schicht

9

= Schlagrichtung der ersten Drahtlage

10

= entgegengesetzte Schlagrichtung der zweiten Drahtlage

Ansprüche

1. Optisches Kabel mit mindestens einem Lichtwellenleiter (2), der von einer Armierungsmittel umfassenden Hülle mit mindestens zwei aus festem Material bestehenden Schichten (3,5,7) umgeben ist, von denen die innerste Schicht (3) von einem Lichtwellenleiter-Röhrchen gebildet ist und sich im Kern des optischen Kabels (1) befindet, gekennzeichnet durch mindestens eine das Lichtwellenleiter-Röhrchen (3) umgebende weitere Schicht (5,7) aus im wesentlichen gleichgrosse Knickfestigkeit in allen Querrichtungen zur Kabelachse gewährleistenden metallischen Armierungsmitteln (5,7).

2. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Knickfestigkeit des Kabels (1) bis zur Biegbarkeitsgrenze des Kabels (1) und im Falle, dass der Biegeradius an der Biegbarkeitsgrenze kleiner als der minimal zulässige Biegeradius ist, bis zu einem minimalen Biegeradius von 20 mm, zweckmässig von 15 mm und vorzugsweise von 10 mm, gewährleistet ist.

3. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Knickfestigkeit des Kabels (1) bis zur Biegbarkeitsgrenze des Kabels (1) und im Falle, dass der Biegeradius an der Biegbarkeitsgrenze kleiner als der minimal zulässige Biegeradius ist, bis zu einem minimalen Biegeradius des Kabels (1) vom maximal 12-fachen des Kabelradius, vorzugsweise vom maximal 8-fachen des Kabelradius, gewährleistet ist.

4. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtwellenleiter-Röhrchen (3) aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl, oder aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem Polyamid, besteht.

5. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht aus metallischen Armierungsmitteln (5,7) mindestens eine Lage (5) aus wenigstens vier, vorzugsweise aus mehr als fünf, im wesentlichen parallel zueinander wendelförmig verlaufenden Runddrähten (6,8) und/oder mindestens eine Lage (5;5,7) aus wenigstens einem Profildraht mit vorzugsweise im wesentlichen quadratischem oder rechteckigem Querschnitt umfasst.

6. Optisches Kabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Armierung dienende Drähte Runddrähte sind und der Durchmesser der Drähte in der bzw. den einzelnen Drahtlagen (5,7) mindestens dem (1/K)-fachen des Innendurchmessers der betreffenden Drahtlage (5;7) ist, wobei

α der die Schlaglänge bestimmende Schlagwinkel der Drahtführung in der betreffenden Drahtlage (5,7) relativ zur Kabelachse und n die Anzahl der Drähte in der betreffenden Drahtlage (5,7) ist und wobei der Innendurchmesser der unmittelbar über dem Lichtwellenleiter-Röhrchen (3) angeordneten Drahtlage (5) gleich dem Durchmesser des Lichtwellenleiter-Röhrchens (3) ist.

7. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht aus metallischen Armierungsmitteln (5,7) mindestens zwei Lagen (5,7) aus jeweils wenigstens vier, vorzugsweise aus mehr als fünf, im wesentlichen parallel zueinander wendelförmig verlaufenden Runddrähten (6,8) oder Profildrähten mit im wesentlichen quadratischem Querschnitt umfasst und dass übereinanderliegende Drahtlagen (5,7) in entgegengesetzter Schlagrichtung (9,10) verseilt sind.

8. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht aus metallischen Armierungsmitteln (5,7) maximal drei Lagen (5,7) aus verseilten Runddrähten (6,8) und/oder Profildrähten mit im wesentlichen quadratischem oder rechteckigem Querschnitt umfasst.

9. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht aus metallischen Armierungsmitteln (5,7) aus Runddrähten (6,8) und/oder mindestens einem Profildraht mit vorzugsweise im wesentlichen quadratischem oder rechtekkigem Querschnitt aufgebaut ist und die Drähte aus Stahl, Edelstahl, Federstahl, Aluminium, Aldrey oder einer entsprechenden aluminiumummantelten Drahtsorte bestehen.

10. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht aus metallischen Armierungsmitteln (5,7) mindestens eine Lage (5) aus Runddraht oder Profildraht mit vorzugsweise im wesentlichen quadratischem Querschnitt umfasst und die Durchmesser bzw. Diagonalen der Runddrähte (6,8) bzw. Profildrähte jeweils in ein und derselben Drahtlage (5,7) gleich sind und zweckmässig in einem Bereich von 0,2 bis 2,5 mm, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 mm, liegen.

11. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht aus metallischen Armierungsmitteln (5,7) mindestens eine Drahtlage (5,7) aus einem Profildraht mit vorzugsweise im wesentlichen quadratischem oder rechteckigem Querschnitt umfasst und die gegenüberliegenden Längsseiten des Profildrahtes jeweils nach einer Windung vorzugsweise im wesentlichen formschlüssig aneinander angrenzen.

12. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht aus metallischen Armierungsmitteln (5,7) einen Profildraht mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt umfasst und die aneinander angrenzenden Längsseiten des Profildrahtes sich überlappen und zweckmässig an den oder nahe den Längsseiten des Profildrahtes Mittel zur Beibehaltung der Ueberlappung bei Biegebeanspruchung des Kabels vorgesehen sind.

13. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte, aus mindestens zwei Schichten (3,5,7) bestehende Hülle des Lichtwellenleiters von einer Ummantelung aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyurethan, umschlossen ist.

14. Optisches Kabel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung auf ihrer Innenseite durch mindestens einen schraubenlinienförmig verlaufenden Metalldraht, vorzugsweise einen Stahldraht oder Federstahldraht, verstärkt ist.

15. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Kabels (1) im Bereich zwischen 1 bis 6 mm, vorzugsweise zwischen 1,5 bis 3 mm, liegt.

16. Verwendung eines optischen Kabels nach Anspruch 1 als Feldkabel für Feldleitungen zur temporären Verbindung von nichtstationären zum Datenaustausch vorgesehenen Sende/Empfangs-Stationen oder Feldtelefonen.

Zeichnung